📄Работа №203358
Тема: Разработка системы и устройства рекуперации тепловой энергии ОГ автомобиля в электрическую
Характеристики работы
Тип работы
Дипломные работы, ВКР
Предмет
Автомобили и автомобильное хозяйство
Объем:
77 листов
Год:
2019
Просмотров:
56
4770
руб.
🛒 Купить работу
Не подходит эта работа?
Закажите новую по вашим требованиям
Узнать цену на написание
Закажите новую по вашим требованиям
Представленный материал является образцом учебного исследования, примером структуры и содержания учебного исследования по заявленной теме. Размещён исключительно в информационных и ознакомительных целях.
Workspay.ru оказывает информационные услуги по сбору, обработке и структурированию материалов в соответствии с требованиями заказчика.
Размещение материала не означает публикацию произведения впервые и не предполагает передачу исключительных авторских прав третьим лицам.
Материал не предназначен для дословной сдачи в образовательные организации и требует самостоятельной переработки с соблюдением законодательства Российской Федерации об авторском праве и принципов академической добросовестности.
Авторские права на исходные материалы принадлежат их законным правообладателям. В случае возникновения вопросов, связанных с размещённым материалом, просим направить обращение через форму обратной связи.
Настоящий учебно-методический информационный материал размещён в ознакомительных и исследовательских целях и представляет собой пример учебного исследования. Не является готовым научным трудом и требует самостоятельной переработки.
📋 Содержание
АННОТАЦИЯ 2
ВВЕДЕНИЕ 7
1 АНАЛИЗ СУЩЕСТВУЮЩИХ ИССЛЕДОВАНИЙ ПО СНИЖЕНИЮ
ТЕПЛОВЫХ ПОТЕРЬ ПРИ РАБОТЕ ДВС В ТС 9
1.1 Проблематика снижения тепловых потерь в ДВС 9
1.2 Пути решения зарубежных и отечественных производителей 11
1.2.1 Уменьшение тепловых потерь внутри блока ДВС 11
1.2.1.1 Система Skyactiv 11
1.2.1.2 Энергосберегающие моторные масла 13
1.2.3 Реализация энергии отработавших газов 15
1.2.2.1 Установка турбонаддува 15
1.2.2.2 Термоэлектрический генератор 16
1.3 Анализ существующих исследований по внедрению
термоэлектрического генератора в выхлопную систему автомобиля 16
1.3.1 Анализ существующих моделей термоэлектрических
установок 16
1.3.1.1 Т ермоэлектрическая установка с охлаждением
термоэлементов 19
1.3.1.1.1 Термоэлектрическая установка с воздушным
охлаждением 19
1.3.1.1.2 Термоэлектрическая установка с жидкостным
охлаждением 20
1.3.1.2 Термоэлектрические установки с дополнительным
функционалом 22
I.3.1.2.1 Термоэлектрическая установка с возможностью очистки
выхлопных газов от тяжёлых примесей 22
I Т 1.2.2 Термоэлектрическая установка с возможностью
поглощения шума 26
2 ТЕОРИЯ ТЕРМОЭЛЕКТРИЧЕСКОГО ГЕНЕРАТОРА 30
2.1 Открытие эффекта термоэлектрогенерации 30
2.2 Термоэлектрический модуль 31
2.3 Определение параметров потребления энергии
электрооборудованием автомобиля 33
2.3.1 Определение параметров потребителя энергии
термоэлектрической установки 39
2.4 Определение параметров термоэлектрической установки 43
2.4.1 Расчет количества термоэлектрических модулей 50
2.4.2 Расчёт радиатора охлаждения для термоэлектрической
установки 52
2.4.3 Применение буферного накопителя энергии 55
3 БЕЗОПАСНОСТЬ ТРУДА 58
3.1 Организационные требования 58
4 ЭКОНОМИЧЕСКАЯ ЭФФЕКТИВНОСТЬ 61
ЗАКЛЮЧЕНИЕ 64
БИБЛИОГРАФИЧЕСКИЙ СПИСОК 65
ВВЕДЕНИЕ 7
1 АНАЛИЗ СУЩЕСТВУЮЩИХ ИССЛЕДОВАНИЙ ПО СНИЖЕНИЮ
ТЕПЛОВЫХ ПОТЕРЬ ПРИ РАБОТЕ ДВС В ТС 9
1.1 Проблематика снижения тепловых потерь в ДВС 9
1.2 Пути решения зарубежных и отечественных производителей 11
1.2.1 Уменьшение тепловых потерь внутри блока ДВС 11
1.2.1.1 Система Skyactiv 11
1.2.1.2 Энергосберегающие моторные масла 13
1.2.3 Реализация энергии отработавших газов 15
1.2.2.1 Установка турбонаддува 15
1.2.2.2 Термоэлектрический генератор 16
1.3 Анализ существующих исследований по внедрению
термоэлектрического генератора в выхлопную систему автомобиля 16
1.3.1 Анализ существующих моделей термоэлектрических
установок 16
1.3.1.1 Т ермоэлектрическая установка с охлаждением
термоэлементов 19
1.3.1.1.1 Термоэлектрическая установка с воздушным
охлаждением 19
1.3.1.1.2 Термоэлектрическая установка с жидкостным
охлаждением 20
1.3.1.2 Термоэлектрические установки с дополнительным
функционалом 22
I.3.1.2.1 Термоэлектрическая установка с возможностью очистки
выхлопных газов от тяжёлых примесей 22
I Т 1.2.2 Термоэлектрическая установка с возможностью
поглощения шума 26
2 ТЕОРИЯ ТЕРМОЭЛЕКТРИЧЕСКОГО ГЕНЕРАТОРА 30
2.1 Открытие эффекта термоэлектрогенерации 30
2.2 Термоэлектрический модуль 31
2.3 Определение параметров потребления энергии
электрооборудованием автомобиля 33
2.3.1 Определение параметров потребителя энергии
термоэлектрической установки 39
2.4 Определение параметров термоэлектрической установки 43
2.4.1 Расчет количества термоэлектрических модулей 50
2.4.2 Расчёт радиатора охлаждения для термоэлектрической
установки 52
2.4.3 Применение буферного накопителя энергии 55
3 БЕЗОПАСНОСТЬ ТРУДА 58
3.1 Организационные требования 58
4 ЭКОНОМИЧЕСКАЯ ЭФФЕКТИВНОСТЬ 61
ЗАКЛЮЧЕНИЕ 64
БИБЛИОГРАФИЧЕСКИЙ СПИСОК 65
📖 Аннотация
В данной выпускной квалификационной работе разрабатывается система и устройство для рекуперации тепловой энергии отработавших газов (ОГ) автомобильного двигателя с целью её преобразования в электрическую. Актуальность исследования обусловлена низким общим коэффициентом полезного действия (КПД) современных бензиновых двигателей, значительная часть энергии которых (не менее 30%) рассеивается в виде тепловых потерь с выхлопными газами. Основными результатами работы являются проведённый анализ существующих термоэлектрических установок, выполнение расчётов параметров термоэлектрического генератора (ТЭГ) и его системы охлаждения, а также разработка технико-экономического обоснования для его внедрения. Установлено, что, несмотря на низкий КПД самого термоэлектрического преобразования (менее 10%), предлагаемое решение позволяет частично покрыть потребности бортовой сети автомобиля, снизив нагрузку на генератор и обеспечив годовую экономию на горюче-смазочных материалах в размере 624 рублей, что подтверждает экономическую целесообразность модернизации. Научная значимость заключается в систематизации подходов к интеграции ТЭГ в выпускную систему, а практическая – в предложении конкретных инженерных решений, включая буферный накопитель и мероприятия по безопасности. В обзоре литературы рассматриваются исследования, посвящённые повышению эффективности ДВС (Шабанов А.А.), патентные разработки термоэлектрических генераторов (Зеленцов А.В., Клочков А.Я., Левин А.М.), а также анализ технологий по снижению тепловых потерь, таких как система Skyactiv.
📖 Введение
На данный момент КПД современного бензинового двигателя составляет примерно 35 процентов. Это число характеризует сколько процентов энергии от сгоревшего топлива пойдёт на полезную работу двигателя. Остальная часть энергии рассеется в виде механических потерь, топливную эффективность и тепловые потери. Тепловые потери составляют не мене 30%. А также они не реализуются в виде полезной энергии, более того компенсируются охлаждающей жидкостью и отработавшими газами.
Значительные тепловые потери оставляют большой потенциал для их преобразования в полезную энергию, что повысит общий КПД двигателя.
На данный момент, одним из наиболее эффективных методов повышения эффективности двигателя внутреннего сгорания является преобразование теплоты отработавших выхлопных газов в электрическую используя термоэлектрический генератор (ТЭГ).
Стоит обратить внимание на низкий КПД современного ТЭГ - менее 10%. Стоит отметить, что тепловые потери легкового автомобиля дают не менее 10 киловатт. Это даёт энергию, по крайней мере, для частичного покрытия потребителей электросистемы автомобиля.
Так как энергия будет уходить в сеть автомобиля, нагрузка на автомобильный генератор станет меньше. А вследствие увеличится экономия топлива.
Общая эффективность ДВС автомобиля с термоэлектрическим генератором будет зависеть от применяемых в нём конструкторско -технологических решений и режимов работы двигателя.
Определение конструктивных решений, параметров и режимов работы термоэлектрического генератора при разработке его конструкции является сложной задачей, ввиду необходимости при проектировании учитывать множество физических процессов и показателей качества.
13.03.02.2019.047.00 ПЗ Лист
7
Изм. Лист № докум. Подпись Дата
Необходимо учесть влияние газодинамики в проточной части, теплопроводности в корпусе термоэлектрического генератора, термоэлектрических эффектов, дополнительных потерь на функционирование установки, режимы работы двигателя автомобиля и другие факторы.
На практике способ получения электричества от выхлопных газов автомобиля термоэлектрическим генератором реализуется в центре перспективных разработок автоконцерна BMW. Термоэлектрический генератор, который установлен в седане 5-й серии способен вырабатывать до 250 ватт электроэнергии, что составляет порядка 20 процентов энергопотребления автомобиля.
Следуя из вышеизложенного, можно понять, что данная установка действительно может обеспечивать частичное покрытие энергопотребления автомобиля, снизив нагрузку на генератор, а значит и снизив расход топлива автомобиля.
В связи с целью поставлены следующие основные задачи:
1. Анализ существующих моделей термоэлектрических установок;
2. Изучение работы термоэлектрического элемента;
3. Определить конструкцию и произвести расчёт термоэлектрической установки;
4. Разработать мероприятия по обеспечению безопасности труда;
5. Технико-экономическое обоснование установки термоэлектрических элементов на выхлопную систему.
Значительные тепловые потери оставляют большой потенциал для их преобразования в полезную энергию, что повысит общий КПД двигателя.
На данный момент, одним из наиболее эффективных методов повышения эффективности двигателя внутреннего сгорания является преобразование теплоты отработавших выхлопных газов в электрическую используя термоэлектрический генератор (ТЭГ).
Стоит обратить внимание на низкий КПД современного ТЭГ - менее 10%. Стоит отметить, что тепловые потери легкового автомобиля дают не менее 10 киловатт. Это даёт энергию, по крайней мере, для частичного покрытия потребителей электросистемы автомобиля.
Так как энергия будет уходить в сеть автомобиля, нагрузка на автомобильный генератор станет меньше. А вследствие увеличится экономия топлива.
Общая эффективность ДВС автомобиля с термоэлектрическим генератором будет зависеть от применяемых в нём конструкторско -технологических решений и режимов работы двигателя.
Определение конструктивных решений, параметров и режимов работы термоэлектрического генератора при разработке его конструкции является сложной задачей, ввиду необходимости при проектировании учитывать множество физических процессов и показателей качества.
13.03.02.2019.047.00 ПЗ Лист
7
Изм. Лист № докум. Подпись Дата
Необходимо учесть влияние газодинамики в проточной части, теплопроводности в корпусе термоэлектрического генератора, термоэлектрических эффектов, дополнительных потерь на функционирование установки, режимы работы двигателя автомобиля и другие факторы.
На практике способ получения электричества от выхлопных газов автомобиля термоэлектрическим генератором реализуется в центре перспективных разработок автоконцерна BMW. Термоэлектрический генератор, который установлен в седане 5-й серии способен вырабатывать до 250 ватт электроэнергии, что составляет порядка 20 процентов энергопотребления автомобиля.
Следуя из вышеизложенного, можно понять, что данная установка действительно может обеспечивать частичное покрытие энергопотребления автомобиля, снизив нагрузку на генератор, а значит и снизив расход топлива автомобиля.
В связи с целью поставлены следующие основные задачи:
1. Анализ существующих моделей термоэлектрических установок;
2. Изучение работы термоэлектрического элемента;
3. Определить конструкцию и произвести расчёт термоэлектрической установки;
4. Разработать мероприятия по обеспечению безопасности труда;
5. Технико-экономическое обоснование установки термоэлектрических элементов на выхлопную систему.
✅ Заключение
В результате проделанной работы было сделано следующее: проведен анализ существующих термоэлектрических установок, были проведены расчёты термоэлектрической установки и её охлаждения, рекомендована установка буферного накопителя и произведено технико-экономическое обоснование установки термоэлектрических модулей на автомобиль, а также разработаны мероприятия по соблюдению техники безопасности.
Основной целью данной выпускной квалификационной работы является снижение затрат на горюче-смазочные материалы с целью повышения топливной экономичности.
Рассматривая технико-экономические показатели, можно сделать вывод, что, несмотря на низкий коэффициент полезного действия термоэлектрической установки, достигается снижение затрат на горюче-смазочные материалы, что показывает экономическую целесообразность модернизации автомобиля данной установкой.
Для повышения эффективности термоэлектрической установки необходимы дальнейшие исследования.
Г одовой экономический эффект от модернизации составляет 624 рублей в год.
Основной целью данной выпускной квалификационной работы является снижение затрат на горюче-смазочные материалы с целью повышения топливной экономичности.
Рассматривая технико-экономические показатели, можно сделать вывод, что, несмотря на низкий коэффициент полезного действия термоэлектрической установки, достигается снижение затрат на горюче-смазочные материалы, что показывает экономическую целесообразность модернизации автомобиля данной установкой.
Для повышения эффективности термоэлектрической установки необходимы дальнейшие исследования.
Г одовой экономический эффект от модернизации составляет 624 рублей в год.
ИЛИ
Поиск аналога
📕 Список литературы
🖼 Скриншоты
🛒 Оформить заказ
⚡ Работу высылаем в течении 5 минут после оплаты.